Вертикалдуу шамал турбиналары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Бүгүнкү күндө энергияны өндүрүүнүн көптөгөн өнүккөн жолдору бар болгону менен, шамал турбиналары дээрлик бардык жерде колдонулчу. Албетте, алар бүгүнкү күндө дагы колдонулат, бирок саны бир топ кыскарган. Алардын кантип иштээрин түшүнүү үчүн шамал күн энергиясынын бир түрү экенин билүү маанилүү.

Жалпы сүрөттөмө

Шамал турбиналары шамал агымы менен иштейт. Бирок эмне үчүн шамал электр энергиясын өндүрүүгө жөндөмдүү? Бул кубулуш жердин атмосферасынын бир калыпта эмес ысып кетишинен, планетанын бетинин түзүлүшү туура эмес болгондуктан, ошондой эле анын айлануусунан келип чыгат. Шамал турбиналары же шамал генераторлору шамалдын кинетикалык энергиясын механикалык энергияга айландыра алат, ал кийинчерээк башка иштер үчүн колдонулушу мүмкүн.

Бул аппараттар кадимки шамал аркылуу электр энергиясын кантип иштеп чыгарышат? Чынында, баары абдан жөнөкөй. Мындай турбинанын иштөө принциби желдеткичтин иштөөсүнө түздөн-түз карама-каршы келет. Шамалдын күчүнүн таасири астында шамал турбинасынын кабактары бурулат, ал өз кезегинде генераторго туташтырылган валдын электр энергиясын иштеп чыгуусуна алып келет.

Турбинанын түрлөрү

Ар кандай турбиналардын бир нече түрү бар. Инженерлер учурда колдонулуп жаткан эки негизги категорияны ажыратышат. Биринчи категория горизонталдык-октук жана экинчи категория вертикалдык-октук. Шамал турбинасынын биринчи түрү эң кеңири таралган конструкцияга ээ, ал эки же үч канатты камтыйт. Уч ленталуу агрегаттар «шамалга каршы» принциби боюнча иштешет. Элементтер шамалды карап тургандай орнотулган.

Дүйнөдөгү эң чоң турбиналардын бири - GE Wind Energy. Бул аппараттын кубаттуулугу 3,6 мегаватт. Бул жерде турбина канчалык чоң болсо, ошончолук эффективдүү болоорун белгилей кетүү керек. Кошумчалай кетсек, пайда-баа катышы агрегаттын өлчөмүнө жараша жакшырат.

Турбинанын жалпы саны

Түзмөк тандалган биринчи көрсөткүч – бул кубат. Эгерде биз «кызматтык» турбиналарды алсак, анда алардын кубаттуулугу 100 кВттан башталып, бир нече МВтка жетиши мүмкүн. Ошондой эле вертикалдуу жана горизонталдуу шамал турбиналары чогуу топтолушу мүмкүн экенин белгилей кетүү маанилүү. Мындай топтор көбүнчө шамал станциялары деп аталат. Мындай сайттардын максаты - керектүү объектиге электр энергиясын дүңүнөн жеткирүү.

Эгерде кубаты 100 кВттан аз болгон кичинекей жалгыз турбиналар жөнүндө сөз кыла турган болсок, алар көбүнчө жеке үйлөрдү электр энергиясы менен камсыз кылуу үчүн, телекоммуникация антенналары же суу өткөрүүчү насосторду энергия менен камсыз кылуу үчүн колдонулат. Айта кетчү нерсе, чакан турбиналарды дизелдик кыймылдаткычтар менен айкалыштырып да колдонууга болот.генераторлор, батареялар же күн панелдери. Мындай система гибриддик система деп аталат. Алар электр тармагына туташуу үчүн башка мүмкүнчүлүк жок жерлерде колдонулат.

Тик турбиналардын артыкчылыктары

Учурда түзмөктөрдүн вертикалдуу түрү көбүрөөк колдонулат. Бул вертикалдык түрдүн горизонталдуу түргө караганда бир катар артыкчылыктары бар экендиги менен негизделет.

Тик типтеги мунараларда жүк бир калыпта иштейт, бул анын өлчөмдөрү боюнча чоңураак түзүлүштү түзүүнү жеңилдетет. Мындан тышкары, турбинанын бул түрү боюнча роторду орнотуу үчүн, кошумча жабдуулардын кереги жок. Жумуштун эффективдүүлүгүн жогорулаткан маанилүү артыкчылыгы - вертикалдуу турбиналардын канаттарын бурап - спираль түрүндө жасоого болот. Бул абдан маанилүү, анткени бул учурда шамал энергиясы аларга кире бериште да, чыгууда да таасирин тийгизет, бул, албетте, орнотуунун натыйжалуулугун жогорулатат.

Виктик турбиналардын эң маанилүү артыкчылыктарынын бири, алар орнотулганда, огу шамалдын агымына ылайыкташтыруунун эч кандай мааниси жок. Түзмөктүн бул түрү эки тараптан соккон шамалдын агымы менен иштейт.

Болотов шамал турбинасы

Бул аппарат башка түзмөктөрдөн өзгөчөлөнүп турат. Турбинанын нормалдуу иштеши учун аны ар кандай аба ырайынын шарттарына ылайыкташтыруунун кереги жок. Бул дизайндын шамал энергиясы элементи шамалды каалаган тараптан, эч нерсесиз эле кабылдай алаторнотуу операциялары. Мындан тышкары, станциянын бул түрү шамалдын багыты өзгөргөндө мунаранын бурулушун талап кылбайт. Вертикалдуу шамал турбиналарынын дагы бир артыкчылыгы (VWT - вертикалдуу генератордун валына ээ шамал электр станциясы) алар ар кандай кубаттуулуктагы шамал агымдары менен иштөөгө мүмкүндүк берген атайын конструкцияга ээ. Бороон-чапкын учурунда да иштөөгө болот. Бул орнотуу модулдарынын санын тандоого болот. Турбинанын кубаттуулугу алардын санына жараша болот. Башкача айтканда, модулдардын санын өзгөртүү менен сиз блоктун кубаттуулугун өзгөртө аласыз, бул абдан ыңгайлуу. Дагы бир артыкчылыгы - шамалдын күчү элементи кинетикалык энергияны механикалык энергияга жогорку эффективдүү айландыруу мүмкүнчүлүгүн бере тургандай кылып чогултулган.

Бирюков жана Блинов шамал турбинасынын өлчөмдөрү

Бул аппараттын диаметри 0,75 м болгон эки кабаттуу ротору бар. Бул элементтин бийиктиги 2 м. Жаңы шамалдын таасири астында мындай ротор асинхрондук роторду толугу менен айланта алган. 1,2 кВт чейин кубаттуулуктагы вал. Турбина 30 м/сек шамалдын күчүнө туруштук бере алган.

Шамал турбинасы эмне үчүн эки илимпоздун жетишкендиги деп эсептелгени жөнүндө сөз кылууга арзыйт. Кеп 60-жылдары болгон. СССРде окумуштуу Бирюков KIEV 46% менен карусель шамал генераторун патенттеген. Бирок, бир аз убакыт өткөндөн кийин, инженер Блинов ошол эле долбоорду колдоно алган, бирок 58% KIEV көрсөткүчү менен.

Турбиналаргиперболоид түрү

Гиперболоид тибиндеги шамал турбиналары Шухов Владимир Григорьевич сыяктуу инженердин идеяларына негизделген.

Турбинанын бул түрүнүн өзгөчөлүктөрү анын шамал агымынын чоңураак иштөө аймагына ээ экендигин камтыйт. Эгерде бул көрсөткүчтү аппараттардын башка категориялары менен салыштырсак, анда гиперболоиддик тиб 7-8% жакшыраак жыйынтыктарды көрсөтөт, эгерде шыпырылып алынган жерден эсептесек. Бул көрсөткүч шамалдын агымынын жумушчу аймагы жок болгон түрлөрү үчүн жарактуу болуп саналат. Бул типти, мисалы, Дарри жана Савониус турбиналары менен салыштырсак, анда айырма 40-45% болот.

Бул категориядагы бирдиктердин өзгөчө касиеттерине алардын аба агымдары менен иштөөгө жөндөмдүүлүгү да кирет. Эгер сиз генераторду көлгө, сазга, тоонун бооруна ж.б. жакын жерге орнотсоңуз, ал абдан жемиштүү болот.

Мындай турбиналардын артыкчылыгына гиперболоидди жууп турган абанын активдүү катмарынын байланыш линиясы айлануучу шамал генератору сыяктуу айланып турган окшош цилиндрдикинен 1,6 эсе узун боло тургандыгы кирет. Албетте, ушундан натыйжалуулук бирдей өлчөмдө жогору болот деген тыянак.

Кемчиликтер

Бул турбиналардын көптөгөн артыкчылыктарына жана өзгөчөлүктөрүнө карабастан, алардын кээ бир кемчиликтери да бар.

Терс факторлордун катарына генератордун калпактары шамал агымына каршы айланганда генератордун бул түрү олуттуу жоготууларга учурайт, бул өз кезегинде жумуштун натыйжалуулугун эки эсеге жакын төмөндөтүүгө алып келет. Эгерде вертикалдык турбиналарды горизонталдуу турбиналар менен салыштырсак, бул көрсөткүчтүн төмөндөшү абдан байкалат, аларда мындай жоготуулар жок.

Дагы бир кемчилиги - вертикалдуу шамал турбинасы өтө узун болушу керек. Эгерде сиз аны жерге жакын жайгаштырсаңыз, анда шамалдын ылдамдыгы бийиктикке караганда бир топ төмөн болсо, анда роторду ишке киргизүүдө көйгөйлөр пайда болушу мүмкүн, ал иштей баштоо үчүн түртүү керек. Ал өзүнөн өзү эле башталбайт. Сиз, албетте, бычактарды жогору көтөрүү үчүн атайын мунараларды орното аласыз, бирок ротордун ылдыйкы бөлүгү дагы эле өтө төмөн болот.

Башка кемчиликтерге кышында шамал турбиналарынын кабактарында муздар пайда боло тургандыгы кирет. Турбиналардын иштөө учурунда чыгарган ызы-чуунун чоң көлөмүн да белгилей кетүү керек. Кээ бир установкалар иштөө учурунда зыяндуу инфра-үндөрдү чыгарууга жөндөмдүү. Ал айнектин, терезелердин, идиш-аяктардын тарсылдашына алып келген титирөөнү пайда кылат.

Кызыктуу факт: RimWorld шамал турбиналары энергия булагы катары колдонулган.